古典と量子が両立するコンピューティング【前編】
NVIDIAが作った「GPU」と「量子コンピューティング」の融合システムとは？
GPUによる高性能計算と量子コンピューティングを組み合わせたシステムとは、どのようなものなのか。その鍵になるベンダーNVIDIAの動向から、具体的に探る。
人工知能（AI）技術を使ったアプリケーションの開発が急速に広がっている。こうした中で、新たな動きとして大きくなる可能性があるのが、今日まで一般的に使われてきたコンピューティング（計算）手法である古典コンピューティングと、量子力学の法則を用いた量子コンピューティングの融合だ。その兆候は、ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC：高性能計算）向けにGPU（グラフィックス処理ユニット）を提供してきたNVIDIAの新システムに見ることができる。どのようなものなのか。
「GPU」と「量子」の“融合システム”の中身はこれだ
NVIDIAは2023年3月、量子コンピューティング分野のスタートアップQ.M Technologies（Quantum Machinesの名称で事業展開）と共同開発した新システム「NVIDIA DGX Quantum」（以下、DGX Quantum）を発表した。これはGPUによるアクセラレーテッドコンピューティング（計算処理の高速化）を組み合わせる量子コンピューティングシステムだ。主に以下2つの技術を使っている。
- NVIDIAのアクセラレーテッドコンピューティング用モジュール「NVIDIA Grace Hopper Superchip」（Grace Hopper Superchip）
- Quantum Machinesの量子制御システム「OPX+」
GPUによるアクセラレーテッドコンピューティングを量子コンピューティングと組み合わせるシステムが、DGX Quantumだと言える。別の言い方をすればDGX Quantumは、古典コンピューティングの技術と量子コンピューティングの技術を組み合わせて、アプリケーション開発ができるようにする。
Grace Hopper Superchipは、NVIDIAのCPU「NVIDIA Grace CPU」と、GPU「NVIDIA Hopper GPU」を組み合わせたモジュールだ。AI技術を使う大規模なアプリケーションや、HPCアプリケーション向けの設計となっている。一方のOPX+は、古典コンピューティングのリソースと量子制御機能をつなぐ役割を担い、計算速度を向上させる。
DGX Quantumは、Grace Hopper SuperchipとOPX+を汎用（はんよう）インタフェース規格「PCI Express」（PCIe）で接続する。NVIDIAによれば、DGX QuantumはGPUと量子コンピューティング用演算装置「QPU」（量子処理ユニット）間で、1マイクロ秒（1秒の100万分の1）以下のレイテンシ（遅延）を実現する。
中編は、古典コンピューティングと量子コンピューティングの融合を深掘りする。
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